水生態系統服務供需視角下的水網鄉村適應性規劃策略
——以吳江張鴨蕩片區為例

丁金華

紀 然

生態系統服務是指由生態系統和生態過程共同作用所形成的生態服務，是人類賴以生存的自然環境條件，也是維持人類生存和支持地球生命系統的物質基礎[1][2]221。蘇南水網鄉村地區以水為依，水生態系統對于其生態環境起到了至關重要的作用。隨著鄉村的建設和人類需求的變化，水生態系統服務的供需關系逐漸失衡，無法適應當前的鄉村需求。因此，蘇南水網鄉村地區應以水生態系統服務供需關系為基礎，進行適應于當前鄉村生態需求的規劃。

生態系統服務供需視角下的適應性規劃一直是研究熱點。在研究領域上，國外主要集中在基于單個生態系統服務或單一供給能力的基礎上的土地利用規劃[2]220[3]34[4-5]，國內則主要側重于生態旅游[4]及模型構建[4-7]；在研究對象上，國內外大多集中于國家[2]221[3]35[4]、流域[3]35[4-5]、城市[6-8]等大尺度研究，較少有關于鄉村的研究；在供需關系研究上，國內外研究起步均較晚，目前主要集中在供給與需求的概念評析[4-7]、供需能力的評估方法[5-9]，以及供需能力的現狀分析等[6-11]方面。但是較多的還是單一能力的評析，鮮少有基于二者關系的空間規劃研究。綜上所述，現有研究主要集中在生態系統服務單一能力的研究上，對生態系統服務供需視角的空間相關性研究較少，研究對象以城市居多，鄉村方面的研究相對匱乏。因此本文提出基于生態系統服務供需視角來探究蘇南水網鄉村的適應性規劃策略。

蘇南鄉村具有典型的鄉村水網空間特征，水系交錯、河塘眾多，形成了穩定安全的水域生態格局和高效的水生態系統服務。隨著城鎮化擴張和居民流動，蘇南水網鄉村地區的生態系統受到沖擊，導致水生態系統服務流中斷，降低了水生態系統服務能力。而人類需求的日益增加，又加重了水生態系統供需的矛盾和失衡，致使當前的水鄉規劃與其生態服務供需已不相適應。

因此，應當結合供需空間分析，從供需關系的角度分析現有規劃的問題，有針對性地提出適應于當前蘇南鄉村供需平衡目標的規劃策略，以達到蘇南水網鄉村可持續發展的生態需求。

1 水網鄉村水生態系統服務的供需關系

1.1 水生態系統服務供需的概念內涵

水生態系統服務供給是指在特定的時間和空間范圍內的生物物理屬性、生態功能和社會環境特性等多種因素影響下，水生態系統提供的現有的自然資源與服務[2]220。其可獲用性是提供水生態系統服務的先決條件。

對水生態系統服務的需求是人類從水生態系統中受益的必要條件。目前針對其需求的定義尚未統一，大多數學者認為水生態系統服務需求的概念因服務類型而異[10]。蘇南水網鄉村地區是城鎮化發展的先行區，也是典型的自然生態系統與人類社會系統共同作用的復雜系統，人類社會系統作為其主要需求方，決定了基于人類自身發展需求所需要的水生態系統服務將作為其需求服務的評估依據。

1.2 水生態系統服務供需的尺度關系

水生態系統服務的供需匹配是其服務和需求在不同尺度上的匹配，包括數量尺度和時空尺度[12-14]。水生態系統是其水域空間的供給方，人類社會系統則是需求方(圖1)。在其供應主體與需求主體之間，服務的流動路徑上會出現許多障礙(自然障礙、社會障礙)，因而產生時空差異。在數量關系上，其供應與需求量由于人文、歷史、自然等因素會產生一定的數量差異，時空尺度和數量關系差異的共同作用，造成了其供需的不匹配，呈現出不同的供需情景[10-16]。

圖1 供需關系

2 供需視角下的水網鄉村適應性規劃研究技術路線

2.1 水生態系統服務供需效能評估

為了評估水生態系統服務供需能力，本文采用基于實地調研和問卷調查的評估體系，包括確定水生態系統的核心服務、空間數據的走訪收集、指標權重的確立，以及數據可視化空間表達4個步驟。

2.2 基于評估結果的空間圖示化分析

本文主要采用的是樣條函數的空間制圖方法，能將問卷數據擬合成平滑的曲線表現在空間圖示上，且反映一定的聚集情況。

2.3 供需關系矩陣分析

將計算所得的水生態系統服務供需效能分值轉化為5分制，其供需水平與分值呈正相關，并形成水生態系統服務的供需關系矩陣[6-8]。

2.4 規劃流程

本文以水生態系統服務供需效能評估和供需情景分析為基礎，以水生態系統服務供需視角為切入點進行水網鄉村適應性規劃(圖2)。

圖2 規劃流程

3 張鴨蕩片區水生態系統服務供需關系分析

3.1 研究區概況

本文所選的研究區域是吳江區的張鴨蕩片區，屬于太湖平原地區，總面積45km2。研究區域包括張鴨蕩、長畸蕩等湖蕩水域，水系類型豐富，具有研究的典型性(表1)。

3.2 指標的選取及權重的確定

基于文獻的爬梳及對已有研究的分析，結合實地調研情況，提取出水網鄉村八大維度的水生態系統服務功能，解讀水網鄉村的傳統空間形態，完成指標因子的轉譯，獲得相應的指標因子[10-13]。轉譯結果如表2所示。

利用AHP法確定各指標權重，借助YAAHP分析軟件構建結構模型，并對因子進行分組。將12位專家的意見導入專家數據庫，以獲得對每個因子的相對重要性判斷，并將判斷值形成判斷矩陣。最后，基于所獲得的矩陣，使用層次單排序和層次總排序得到各準則層及指標層的權重。

3.3 張鴨蕩片區水生態系統服務供需效能匹配分析

3.3.1 水生態系統服務供需效能評估結果

在獲得指標和對應權重的基礎上，通過對實地調研及高清遙感影像數據的分析獲得基礎數據，計算得到其水生態系統服務供需效能的服務量(表3)。

圖3 張鴨蕩片區水生態系統服務供給效能評估

圖4 張鴨蕩片區水生態系統服務需求效能評估

水生態系統服務總供給效能ESVG的計算公式如下：

式中，I為供給效能指標分值；Wi為供給指標總排序權重(i=1，2，3，…)。

水生態系統服務總需求效能ESVX的計算公式如下：

式中，H為需求效能指標分值；Wi為需求指標總排序權重(i=1，2，3，…)。

將評估結果進行可視化的圖示表達，得到張鴨蕩片區供給服務現狀(圖3)。張鴨蕩片區整體供給情況良好，兩大核心水域是供給效能最高的區域。此外，鳳仙蕩等片區擁有大面積的魚塘及濕地水域，提供了良好的淡水和養殖環境，以實現更有效的供給服務。但是，區域的整體文化服務量分值低，未能發揮其豐富的水鄉文化價值。

利用樣條函數法(Spline)①將張鴨蕩片區水生態系統服務需求效能的服務量進行空間可視化表達，以獲得張鴨蕩片區的需求服務現狀(圖4)。計算公式如下：

式中，z 為待估值的柵格值；di為插值點到第i個價值標點的距離；a+bx+cy為評分的局部趨勢函數；x、y 為插值點的地理坐標；為一個基礎函數，通過它可以獲得最小化表面曲率；Ai、a、b和c為方程系數；n為用于插值的點數目。

通過分析可以發現，張鴨蕩片區中，核心水域具有較高的服務需求，具有點聚集性的特征，核心節點周圍的區域對于調節和支撐的要求較高。而在實際調研中發現，傳統型村落的需求效能較低，特別是供給效能，因此其本身的供給就可基本滿足自身需求。而受人工干預和旅游業發展影響較大的區域對于水生態系統的服務需求很高，特別是在文化和調節服務方面。

3.3.2 張鴨蕩片區分異模式識別及供需矛盾分析

自然生態系統供給與人類社會系統需求之間存在4種互動模式：雙高模式(供給效能高、需求效能高)、供高需低模式(供給效能高、需求效能低)、供低需高模式(供給效能低、需求效能高)，以及雙低模式(供給效能低、需求效能低)。將圖3、4分別進行重分類為4類，進行空間疊加，識別出4種供需模式的供需互動分布(圖5)。可以發現，整個片區的不匹配情況分布較為分散，說明其整體的服務流、生物流都受到了一定的阻礙，生態格局破碎，無法滿足高效的服務流動，尤其是在雙低模式的區域。

表1 張鴨蕩片區主要水域現狀

4 水生態系統服務供需視角下的張鴨蕩片區適應性規劃策略

4.1 構建鄉村水域空間生態格局

4.1.1 識別關鍵水域

關鍵水域的識別建立在供需模式空間分布的基礎上。呈現出雙高模式的水域具有良好的生態環境和生態能力，因此將其識別為自然生態保護和維持高效服務的重點水域，如張鴨蕩、長畸蕩等重點河蕩。而其他的魚塘、水田等水域空間和人類活動關系密切，直接影響服務流動的通暢，也是影響整個區域水域環境生態供需平衡的重要因素，但該區域供需效能平衡較弱，因此劃分為主要的水域基質及輔助的踏板空間，如常字圩、湯角村等。

4.1.2 連通水系生態廊道

整個張鴨蕩片區只有八蕩河一條主河道，但整個片區有眾多的小河道，整體水系縱橫交錯，相互連通。分析圖5供需互動模式發現，其雙低和雙高模式的區域分散割裂，導致服務能力無法流通。通過構建水系廊道，連通核心斑塊，溝通失衡區域和高效區域，并強化水系廊道與其所處區域水田、魚塘等重要生態空間環境的關聯性，確保獲得高效的服務和通達的生物流。最終構建形成“三橫兩縱”的水域生態廊道。

4.1.3 水域空間生態格局構建

在識別關鍵水域和連通水域生態廊道的基礎上，確立其水域空間格局的規劃(圖6)，建立“三橫、兩縱、多核心”的生態格局。通過“三橫兩縱”的線性水系生態廊道連通核心斑塊節點，并嚴格劃分生態紅線起到保護自然生態的作用。同時利用“小踏板”水域空間對核心水域進行補充，以緩沖和分擔核心水域的生態壓力。最終，改善物質流和能量流的流動性，構建一個完整、具有良好連通性的水域空間安全格局，以改善供需失衡的現狀。

4.2 鄉村水域空間功能分區規劃

4.2.1 優化生態功能分區，增加空間供需平衡彈性

基于張鴨蕩片區的水生態系統服務供需能力和供需情景，優化相應的水功能生態區劃體系(表4，圖7)，規劃為六大分區，最大化地發揮湖蕩凈化區和濕地凈化區的調節和支撐彈性。利用排污控制區加強其對農林綠色空間的補充以促進供需分異情景的改善。利用農業調蓄區的水田、魚塘等小水域增強整體水域空間的調蓄凈化能力。在景觀休閑區開展游憩、旅游等活動提升綜合服務效能，同時借助緩沖過渡區，緩沖雙低和雙高模式的區域，為整體供需平衡增加彈性。

表2 水網鄉村傳統空間水生態系統服務評價指標轉譯[11]

表3 張鴨蕩片區水生態系統服務量

表4 張鴨蕩片區水功能生態分區

表5 張鴨蕩片區控制管理分區

圖5 供需互動分布

圖6 張鴨蕩片區生態格局

圖7 張鴨蕩片區水功能生態分區

圖8 張鴨蕩片區潛在節點分布

圖9 張鴨蕩片區工程技術設施分布

圖10 張鴨蕩片區分級管控

4.2.2 提升空間潛在節點，強化水域空間自維持力

適應性規劃策略不僅要提升其水生態系統服務能力、改善供需狀況，更需要加強其維持供需平衡的能力。因而需要將潛在的服務節點進行整合和優化，提升自維持力。通過整合破碎的濕地，增加人工潛流濕地及生物棲息地，建設低影響設施來提高調蓄能力。通過生態服務節點提升水域空間整體的調節凈化潛力和應對干擾的自維持力。在保證生態環境的同時，增設藝術工作室、農家樂等游憩設施和場地，提高文化服務能力，形成兩大文化服務區塊，共同提升水域空間的水生態系統服務能力，加強保持供需平衡的自維持力(圖8)。

表6 張鴨蕩片區多情景分區

4.2.3 結合生態技術手段，構建系統循環凈化體系

適應性規劃單純依靠其自然生態系統本身是不夠的，需要結合一定的技術手段來加強其水系、能量的循環。例如通過生態污水處理措施加強污水排放能力；通過生態排水技術加強排水調節能力，包括加大人工污水處理設施建設力度，有效控制污染物流入；通過生態蓄水凈化技術，加強生態凈化能力(圖9)。此外，將傳統稻田改造成生產性濕地，通過緩沖綠帶的水體自凈能力，將廢水污水等通過一系列自適應生態循環體系最終回補農田，提供生產及生活用水[17-19]，從而達到提高生態效率和改善環境的目標。

4.3 加強鄉村水域空間控制管理

4.3.1 鄉村水域空間控制管理機制

水網鄉村水域空間的控制管理主要以分級管控和多情景的預判與反饋為基礎。其策略能否可持續地實施需要多情景的預演及反饋。通過分級控制管理，建立各供需情景區域間的長期服務和能量流動能力，最終達到適應性演進的目標。

4.3.2 鄉村水域空間控制管理分區

根據水生態系統服務供需的空間分布，將研究區域內的水域空間供需能力進行分類和控制管理分區(表5，圖10)。根據供需情景的識別，劃分為三級管控區域，分別進行不同的具有針對性的規劃管理模式，最終實現整個區域平衡發展的適應性策略。

4.3.3 鄉村水域空間多情景預判

鄉村水域空間的發展需求是動態的，規劃過程需要從多個角度出發，滿足張鴨蕩片區多情景的需求(表6)。通過進行不同情景的預判，可以為未來可持續性的適應性策略提供指導[17-20]，以多情景預判為前提，優化適應性規劃策略：近期分區式規劃，改善供需失衡現狀；遠期整合性規劃，維持供需平衡狀態，最終達到未來適應性動態演進的目標。

5 結論與討論

傳統的鄉村生態規劃是遵循鄉村本身的生態智慧來進行規劃的，但是有時并不能完全適應當前鄉村的需求。為了更好地提出適應于當前水網鄉村需求的規劃方式，本文以水網鄉村地區為研究對象，以水生態系統服務供需關系為基礎，提出適應性的規劃策略。經過研究發現，蘇南水網鄉村地區雖然擁有良好的水域空間生態基底，但是仍然無法完全適應人們的需求。整體區域均存在或多或少的供需失衡，并呈現出4種不同的供需情景：供給服務多呈現出供大于求的情景；調節服務與支撐服務多呈現出供不應求的情景；文化服務則多呈現出雙低的供需情景。基于此，從構建鄉村水域空間生態格局、鄉村水域空間功能分區規劃，以及鄉村水域空間多情景預判3個方面，提出適應性規劃策略，以達到供需平衡的適應性規劃目標。

與單一生態服務的評估相比，生態系統服務供需效能的評估更適合分析研究對象的供需狀態及矛盾。研究水網鄉村水生態系統服務供需效能，其目的和落腳點仍然是水域空間的適應性規劃。本文在指標選取和效能評估上，主要依據的是水網空間形態的轉譯和層次分析法，在評估結果和規劃策略的提出上可能存在一定的主觀局限性。因此，如何權衡人類社會系統對于水生態系統服務的主觀感知與自然生態系統供給的客觀現實、權衡定性目標與定量模型，從而滿足水網鄉村適應性規劃可持續發展的現實需求，仍是有待進一步深入探討的重點問題。

注：文中圖片均由紀然繪制。

注釋：

① 樣條函數法(Spline)是使用一種數學函數，對一些限定的點值，通過控制估計方差，用多項式擬合的方法來產生平滑的插值曲線。